DE202010015200U1 - heat exchangers - Google Patents

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Abstract

Wärmetauscher mit einer Mehrzahl von durchströmbaren Wärmetauscherrohren (1), die zueinander zumindest im Wesentlichen parallel verlaufen und an ihrer Oberfläche bevorzugt mit Wärmeübertragungselementen (2) verbunden sind, wobei jeweils zwei Wärmetauscherrohre endseitig mittels eines durchströmbaren Rohrbogens (4) strömungstechnisch miteinander verbunden sind, mit den folgenden Merkmalen:
die Rohrbögen (4) sind mit den beiden jeweils zugeordneten Wärmetauscherrohren (1) mittels einer Klebeverbindung (5) verbunden;
in Bereich der ihrer Verbindung überlappen jeweils der Rohrbogen (4) und das Wärmetauscherrohr (1) einander, indem ein innerer Rohrabschnitt (6) in einen äußeren Rohrabschnitt (7) eintaucht;
im jeweiligen Überlappungsbereich (8) ist zwischen dem inneren Rohrabschnitt (6) und dem äußeren Rohrabschnitt (7) ein ringförmiger, zumindest überwiegend mit Klebstoff (9) gefüllter Hohlraum (10) ausgeführt;
die Hohlräume (10) werden axial durch Bereiche begrenzt, in denen der jeweilige innere und äußere Rohrabschnitt (6; 7) aneinander anliegen.Heat exchangers with a plurality of heat exchanger tubes (1) through which flow at least substantially parallel to each other and preferably at its surface with heat transfer elements (2), wherein each two heat exchanger tubes are fluidly connected to one another at the end by means of a through-flow pipe bend (4) following features:
the pipe bends (4) are connected to the two respectively associated heat exchanger tubes (1) by means of an adhesive connection (5);
in the region of their connection, each of the pipe bend (4) and the heat exchanger pipe (1) overlap one another by an inner pipe section (6) immersed in an outer pipe section (7);
in the respective overlap region (8) between the inner tube section (6) and the outer tube section (7) an annular, at least predominantly filled with adhesive (9) cavity (10) is executed;
the cavities (10) are bounded axially by regions in which the respective inner and outer pipe sections (6, 7) abut one another.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einer Mehrzahl von durchströmbaren Wärmetauscherrohren, die zueinander zumindest im Wesentlichen parallel verlaufen und bevorzugt an ihrer Oberfläche mit Wärmeübertragungselementen verbunden sind, wobei jeweils zwei Wärmetauscherrohre endseitig mittels eines durchströmbaren Rohrbogens strömungstechnisch miteinander verbunden sind.The present invention relates to a heat exchanger having a plurality of through-flow heat exchanger tubes, which extend at least substantially parallel to each other and are preferably connected at its surface with heat transfer elements, wherein each two heat exchanger tubes are fluidly connected to each other at the end by means of a flow-through pipe bend.

Derartige Wärmetauscher sind in einer Vielzahl von Ausführungen allgemein bekannt und in diversen unterschiedlichen Anwendungen im Einsatz.Such heat exchangers are well known in a variety of designs and in various different applications in use.

Aufgrund günstiger Eigenschaften insbesondere hinsichtlich Dauerhaftigkeit, Verarbeitbarkeit und Wärmeübertragung bestehen die Wärmetauscherrohre und die Rohrbögen üblicherweise aus Kupfer, wobei die Wärmetauscherrohre und die Rohrbögen typischerweise miteinander verlötet sind. Eine solche Art des Aufbaus gattungsgemäßer Wärmetauscher hat sich in der Praxis in dem Sinne bewährt, als sich auf diese Weise langlebig feste und dichte Verbindungen der Wärmetauscherrohre und die Rohrbögen untereinander herstellen lassen. Allerdings sind solche Wärmetauscher aufgrund des Rohstoffpreises für Kupfer mit Herstellungskosten verbunden, die zu Anstrengungen auf der Suche nach kostengünstigeren, technisch indessen zumindest im Wesentlichen gleichwertigen Lösungen führen.Due to favorable properties, in particular with regard to durability, processability and heat transfer, the heat exchanger tubes and the tube bends are usually made of copper, wherein the heat exchanger tubes and the tube bends are typically soldered together. Such a type of construction of generic heat exchanger has been proven in practice in the sense, as can be in this way long-lasting solid and tight connections of the heat exchanger tubes and the pipe bends produce each other. However, due to the raw material price of copper, such heat exchangers are associated with production costs which lead to efforts in the search for more cost-effective, but technically at least substantially equivalent solutions.

In diesen Sinne wird in der DE 1525743 A vorgeschlagen, auf dem Gebiet der Kühltechnik eingesetzte Rohrschlangen durch Verkleben von aus Aluminium bestehenden Rohrstücken und Rohrbögen herzustellen. Dabei kommt eine Klebstoffaufbringvorrichtung zum Einsatz, die das Ende des jeweiligen Rohrabschnitts aufnimmt, welches das Einsteckteil der Rohrverbindung bildet. Ein viskoser Klebstoff wird durch die Aufbringvorrichtung hindurchgedrückt, die den Klebstoffstrom begrenzt und auf vorherbestimmte, auf der Oberfläche des Rohrstücks befindliche Stellen richtet. Das Rohrstück wird dann von der Aufbringvorrichtung abgenommen und das mit Klebstoff überzogene Ende in den Aufnahmeteil oder Muffenteil der Rohrverbindung gesteckt. Nach dem Zusammenbau der Kühlschlange und bei noch nicht gehärtetem Klebstoff wird ein Saugzug auf die Kühlschlange zur Einwirkung gebracht.In this sense, in the DE 1525743 A proposed to produce coils used in the field of cooling technology by gluing aluminum pipe sections and pipe bends. In this case, a Klebstoffaufbringvorrichtung is used, which receives the end of the respective pipe section, which forms the male part of the pipe joint. A viscous adhesive is forced through the applicator which limits the flow of adhesive and directs it to predetermined locations on the surface of the tubing. The pipe section is then removed from the applicator and the adhesive-coated end inserted into the receiving part or sleeve part of the pipe joint. After the cooling coil has been assembled and the adhesive has not yet hardened, a suction pull is applied to the cooling coil.

In der Praxis hat sich diese Art der Herstellung von gattungsgemäßen Wärmetauschern nicht bewährt; denn die Verbindungen zwischen den Rohrabschnitten und den Rohrbögen halten den hohen Anforderungen an die mechanische Festigkeit und Dichtigkeit insbesondere auch bei stark wechselnden Temperaturen nicht hinreichend dauerhaft stand.In practice, this type of production of generic heat exchangers has not been successful; because the connections between the pipe sections and the pipe bends do not meet the high demands on the mechanical strength and tightness, especially with strongly changing temperatures was not sufficiently durable.

Hieraus resultiert die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung, die darin besteht, einen vergleichsweise kostengünstigen, hinsichtlich der Leistungsmerkmale dem etablierten Stand der Technik mit gelöteten Kupferrohren zumindest im Wesentlichen gleichwertigen Wärmetauscher der eingangs genannten Art bereitzustellen.This results in the present invention underlying task, which is to provide a comparatively inexpensive, at least substantially equivalent heat exchanger of the type mentioned in terms of performance with the established state of the art with brazed copper tubes.

Gelöst wird die vorstehend angegebene Aufgabenstellung durch einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art mit den folgenden Merkmalen:
die Rohrbögen sind mit den beiden jeweils zugeordneten Wärmetauscherrohren mittels einer Klebeverbindung verbunden;
in Bereich der ihrer Verbindung überlappen jeweils der Rohrbogen und das Wärmetauscherrohr einander, indem ein innerer Rohrabschnitt in einen äußeren Rohrabschnitt eintaucht;
im jeweiligen Überlappungsbereich ist zwischen dem inneren Rohrabschnitt und dem äußeren Rohrabschnitt ein ringförmiger, zumindest überwiegend mit Klebstoff gefüllter Hohlraum ausgeführt;
die Hohlräume werden axial durch Bereiche begrenzt, in denen der jeweilige innere und äußere Rohrabschnitt aneinander anliegen.The object specified above is achieved by a heat exchanger of the type mentioned at the outset with the following features:
the pipe bends are connected to the two respectively associated heat exchanger tubes by means of an adhesive connection;
in the region of their connection, each of the pipe bend and the heat exchanger tube overlap each other by immersing an inner pipe section in an outer pipe section;
in the respective overlap region, an annular, at least predominantly filled with adhesive cavity is executed between the inner pipe section and the outer pipe section;
the cavities are axially limited by areas in which the respective inner and outer pipe sections abut each other.

In Kombination miteinander gewährleisten die vorstehend angegebenen Merkmale die Möglichkeit der Herstellung eines leistungsfähigen, langlebig zuverlässigen Wärmetauschers der gattungsgemäßen Art zu äußerst attraktiven Kosten, wozu beiträgt, dass infolge der spezifischen erfindungsgemäßen Gestaltung der Verbindungen der Wärmetauscherrohre und der Rohrbögen untereinander, die Wärmetauscherrohre aus einem kostengünstigeren Material als Kupfer (insbesondere Aluminium) hergestellt sein können, ohne dass, dies auf die Funktion und Lebensdauer des Wärmetauschers sich nachteilig auswirkt. Im Hinblick auf die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit ist dabei von Bedeutung, dass zwischen den jeweils miteinander zu verbindenden Teilen, d. h. dem Wärmtauscherrohr und dem Rohrbogen, im Überlappungsbereich ein ringförmiger Hohlraum besteht, der beidseitig axial durch Bereiche, in denen das Wärmtauscherrohr und der Rohrbogen aneinander anliegen, begrenzt ist und in den Klebstoff eingefüllt werden kann, nachdem die beiden besagten Teile ineinander gesteckt worden sind. Auf diese Weise ist nämlich ausgeschlossen, dass Klebstoff, der – gemäß dem Stand der Technik – vor dem Zusammenstecken oberflächlich auf eines der beiden Teile aufgetragen wurde, beim Zusammenstecken abgesteift wird, was zu einer Schwachstelle in der Verklebung führt. Aufgrund der Befüllung des jeweiligen ringförmigen Hohlraumes im Überlappungsbereich von Wärmtauscherrohr und Rohrbogen nach dem Zusammenstecken der beiden Teile ist es insbesondere auch möglich, zunächst zahlreiche Teile, aus denen der betreffende Wärmetauscher aufgebaut ist, zusammenzustecken, bevor anschließend, besonders bevorzugt für alle betreffenden Steckverbindungen gleichzeitig, die ringförmigen Hohlräume im Bereich der Vielzahl von Steckverbindungen mit Klebstoff befüllt werden. Indem bei einer solchen Vorgehensweise zahlreiche – ggf. sogar sämtliche – Steckverbindungen des Wärmetauschers vor deren – durch anschließende Verklebung erfolgende – Fixierung hergestellt werden können, werden Fertigungstoleranzen der Einzelteile (einschließlich derer der Wärmeübertragungsplatten oder sonstigen Wärmeübertragungselemente) im lediglich gesteckten, noch nicht geklebten Gefüge berücksichtigt bzw. kompensiert, so dass die Verklebungen, die durch das anschließende Befüllen der ringförmigen Hohlräume mit Klebstoff gebildet werden, selbst spannungsfrei sind. Auf diese Weise lassen sich Wärmetauscher realisieren, bei denen die Wärmtauscherrohre und Rohrbögen, ohne miteinander verlötet worden zu sein, dauerhaft dicht miteinander verbunden sind. Dies hinwiederum gestattet die Verwendung eines nicht oder nur schwer lötbaren Werkstoffs insbesondere für die Wärmtauscherrohre, was im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt dadurch genutzt wird, dass die Wärmtauscherrohre aus Aluminium bestehen.In combination with each other, the above-mentioned features ensure the possibility of producing a powerful, durable reliable heat exchanger of the generic type at extremely attractive cost, which contributes that due to the specific design according to the invention the compounds of the heat exchanger tubes and the elbows with each other, the heat exchanger tubes of a more cost-effective material may be made of copper (especially aluminum) without this adversely affecting the function and life of the heat exchanger. In view of the longevity and reliability is important that between the respective parts to be joined together, ie the heat exchanger tube and the pipe bend, in the overlap region, an annular cavity exists on both sides axially through areas in which the heat exchanger tube and the pipe bend abut each other , is limited and can be filled in the adhesive after the two said parts have been inserted into each other. In this way, it is in fact excluded that adhesive, which was applied superficially on one of the two parts before plugging together - according to the prior art, is stung during mating, resulting in a weak spot in the bond. Due to the filling of the respective annular cavity in the overlapping region of the heat exchanger tube and elbow after the mating of the two parts, it is also possible, in particular, to assemble numerous parts from which the relevant heat exchanger is constructed, before subsequently, Particularly preferred for all relevant connectors simultaneously, the annular cavities are filled in the range of the plurality of connectors with adhesive. By in such a procedure numerous - possibly even all - plug-in connections of the heat exchanger before - by subsequent bonding taking place - fixation can be made, manufacturing tolerances of the items (including those of the heat transfer plates or other heat transfer elements) are taken into account only plugged, not yet bonded structure or compensated, so that the bonds that are formed by the subsequent filling of the annular cavities with adhesive themselves are tension-free. In this way, heat exchangers can be realized in which the heat exchanger tubes and pipe elbows, without being soldered together, are permanently sealed together. This in turn allows the use of a difficult or impossible solderable material, in particular for the heat exchanger tubes, which is preferably used in the context of the present invention in that the heat exchanger tubes are made of aluminum.

Gemäß einer ersten bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegen der innere und der äußere Rohrabschnitt in den beiden den jeweiligen ringförmigen Hohlraum axial begrenzenden Anlagebereichen spielfrei, bevorzugt mit einer definierten Passung aneinander an. Dies ist, weil es die exakte Positionierung der Rohrabschnitte zueinander während der Montage sicherstellt, in herstellungstechnischer Hinsicht von Vorteil. Es ist überdies aber auch günstig im Hinblick auf die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Wärmetauschers, weil sich auf diese Weise besonders homogene, konzentrische Verklebungen der Rohrabschnitte mit gleichmäßigen Klebefugen realisieren lassen, die auch bei in einem erheblichen Umfang wechselnden Temperaturen spannungsfrei bleiben.According to a first preferred embodiment of the invention, the inner and the outer tube section are free of play in the two abutment regions axially delimiting the respective annular cavity, preferably with a defined fit against one another. This is because it ensures the exact positioning of the pipe sections to each other during assembly, in terms of manufacturing technology advantage. Moreover, it is also favorable in terms of reliability and service life of the heat exchanger, because in this way can be realized particularly homogeneous, concentric bonding of the pipe sections with uniform adhesive joints, which remain tension-free even at varying temperatures to a considerable extent.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem Überlappungsbereich der äußere Rohrabschnitt zwei sich in Richtung auf die Mitte des ringförmigen Hohlraumes hin erweiternde konische Abschnitte aufweist. Bei dieser Ausführungsform werden die der Aufnahme des Klebstoffes dienenden Hohlräume durch die besondere Formgebung des jeweiligen äußeren Rohrabschnitts gebildet, während die jeweiligen inneren Rohrabschnitte im Überlappungsbereich zylindrisch ausgeführt sein können. Dies ist strömungstechnisch von Vorteil, wobei zugleich die beidseitig konische Ausführung des äußeren Rohrabschnitts im Überlappungsbereich von Vorteil ist im Hinblick auf eine dauerhafte mechanische Festigkeit und Dichtheit der Klebeverbindung.It is particularly advantageous if, in the overlapping region, the outer tube section has two conical sections widening in the direction of the center of the annular cavity. In this embodiment, the cavities serving to receive the adhesive are formed by the special shape of the respective outer tube section, while the respective inner tube sections can be made cylindrical in the overlapping region. This is advantageous in terms of flow, wherein at the same time the conical design of the outer pipe section on both sides in the overlapping area is advantageous with regard to a durable mechanical strength and tightness of the adhesive bond.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung mündet in den Hohlraum mindestens eine in dem äußeren Rohrabschnitt vorgesehene Öffnung. Durch diese hindurch kann bei zusammengesteckten Rohrabschnitten Klebstoff in den vorstehend beschriebenen Hohlraum eingefüllt werden. Besonders bevorzugt münden in den Hohlraum zwei derartige in dem äußeren Rohrabschnitt vorgesehene Öffnungen, die einander insbesondere im Wesentlichen diametral gegenüberliegen können. Die der Klebstoff-Einfüllöffnung gegenüberliegende Öffnung dient dabei der Kontrolle der Füllung und dem Austritt von Luft und überschüssigem Klebstoff; dies kommt, namentlich weil die Gefahr von Lufteinschlüssen maßgeblich reduziert wird, der Qualität der Klebeverbindungen zugute. In verfahrenstechnischer Hinsicht ist dabei besonders günstig, wenn der Klebstoff von unten her, durch eine unten liegende Öffnung in den besagten Hohlraum eingefüllt wird und die zunächst in dem Hohlraum befindliche Luft durch eine gegenüber, d. h. oben liegende Kontrollöffnung hindurch verdrängt.According to another preferred embodiment of the invention, at least one opening provided in the outer pipe section opens into the cavity. Through this, adhesive can be filled in the above-described cavity with plugged pipe sections. Particularly preferably, two such openings provided in the outer tube section open into the cavity and may in particular be substantially diametrically opposite one another. The opening opposite the adhesive filling opening serves to control the filling and the discharge of air and excess adhesive; This is due to the quality of the adhesive bonds, in particular because the risk of air pockets is significantly reduced. In terms of process engineering, it is particularly advantageous if the adhesive is filled from below, through a lower opening in the said cavity and the air initially in the cavity by an opposite, d. H. displaced above the control opening.

Gemäß einer abermals anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der äußere Rohrabschnitt endseitig eine Aufweitung aufweist. Diese ist hinwiederum von besonderem Vorteil im Hinblick auf eine einfache Montage der – in einem zweiten Schritt zu verklebenden – Steckverbindungen. Bevorzugt besteht dabei in dem äußeren Rohrabschnitt zwischen der Aufweitung und dem Beginn des Hohlraumes ein zylindrischer Rohrabschnitt, dessen axiale Länge besonders bevorzugt mindestens 25% des Durchmessers des zylindrischen Rohrabschnitts beträgt. Auch dies ist wieder ein in fertigungstechnischer Hinsicht vorteilhafter Aspekt, weil der zylindrische Rohrabschnitt beim Zusammenstecken der beiden Rohrabschnitte den inneren führt.According to yet another preferred embodiment of the invention, it is provided that the outer tube section has an expansion at the end. This in turn is of particular advantage with regard to a simple assembly of - in a second step to be glued - connectors. Preferably, in the outer tube section between the widening and the beginning of the cavity, a cylindrical tube section whose axial length is particularly preferably at least 25% of the diameter of the cylindrical tube section. Again, this is an advantageous aspect in terms of production technology, because the cylindrical pipe section during insertion of the two pipe sections leads the inner.

Für bestimmte Anwendungen (z. B. Hochdruckanwendungen) kann im Einzelfall vorteilhaft sein, wenn jeweils in den Überlappungsbereichen von Wärmetauschrohren und Rohrbögen zwei oder noch mehr mit Klebstoff gefüllte ringförmige Hohlräume der vorstehend erläuterten Gestaltung in axialer Abfolge vorgesehen sind. Eine solche Aneinanderreihung von mehreren Klebekammern eröffnet dabei die Möglichkeit diese individuell funktionsspezifisch zu optimieren, so dass die Klebekammern insbesondere nicht untereinander identisch ausgeführt sein müssen. Im Gegenteil ist insoweit durchaus günstig, eine Klebekammer im Hinblick auf die Abdichtung zwischen Wärmetauscherrohr und Rohrbogen zu optimieren, die anderen Klebekammern demgegenüber im Hinblick auf die mechanische Fertigkeit der Verbindung der genannten Teile. Die funktionsspezifische Optimierung kann dabei sowohl die Gestaltung der mit Klebestoff zu füllenden Ringraumes betreffen, als auch die Auswahl der Klebstoffe.For certain applications (eg high-pressure applications), it may be advantageous in individual cases if two or even more adhesive-filled annular cavities of the above-described design are provided in axial sequence in the overlapping regions of heat exchange tubes and tube bends. Such a juxtaposition of several adhesive chambers opens up the possibility of optimizing these individually for each specific function, so that in particular the adhesive chambers need not be identical to one another. On the contrary, it is quite favorable to optimize an adhesive chamber in terms of the seal between the heat exchanger tube and pipe bend, the other adhesive chambers on the other hand, in view of the mechanical skill of the compound of said parts. The function-specific optimization can relate both to the design of the adhesive material to be filled annulus, as well as the selection of adhesives.

Wenngleich im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich auch in Betracht kommt, dass die jeweils äußeren Rohrabschnitte der Verbindungsbereiche an den Wärmetauscherrohren ausgebildet sind, so erweist sich sowohl in Hinblick auf eine kostengünstige Herstellung der Komponenten wie auch im Hinblick auf eine einfache Montage als vorteilhaft, wenn an den Rohrbögen jeweils zwei äußere Rohrabschnitte ausgeführt sind, d. h. die Wärmetauscherrohre endseitig jeweils in die zugeordneten Rohrbögen eingesteckt sind.Although in the context of the present invention, in principle also comes into consideration that the respective outer pipe sections of the connecting portions are formed on the heat exchanger tubes, it proves to be advantageous both in terms of a cost-effective production of the components as well as in terms of ease of assembly, if two outer pipe sections are executed on the pipe bends, ie the heat exchanger tubes end each plugged into the associated pipe bends.

Was die Materialwahl für die Rohrbögen angeht, so bestehen diese namentlich dann, wenn die Wärmeaustauscherrohre aus Aluminium bestehen, besonders bevorzugt ebenfalls aus Aluminium. Günstig ist dies deshalb, weil in diesem Falle die Wärmetauscherrohre und die Rohrbögen die selben Wärmedehnungseigenschaften aufweisen, was der Lebensdauer der Verklebungen zugute kommt. Indessen können die Rohrbögen im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchaus auch aus einem anderen Material bestehen, beispielsweise aus Kunststoff. Dies ist dann von Vorteil, wenn im Bereich der Rohrbögen gezielt eine Wärmeübertragung an die Umgebung möglichst weitgehend unterbunden werden soll.As far as the choice of material for the elbows is concerned, these exist in particular when the heat exchanger tubes are made of aluminum, particularly preferably also made of aluminum. This is advantageous because in this case the heat exchanger tubes and the tube bends have the same thermal expansion properties, which benefits the life of the bonds. However, in the context of the present invention, the pipe bends may well also be made of a different material, for example of plastic. This is advantageous if in the area of the pipe bends targeted heat transfer to the environment should be prevented as much as possible.

Wärmetauscher nach der vorliegenden Erfindung lassen sich mit Vorteil auf einer großen Breite von Anwendungen einsetzen. Zum Tragen kommen die vorstehend dargelegten günstigen Eigenschaften dabei in besonderer Weise bei der Verwendung der entsprechenden Wärmetauscher als Rückkühler für Wasser, Wasser-Glykol sowie Öl wie auch als Verflüssiger für diverse Kältemittel einschließlich NH3.Heat exchangers according to the present invention can be used to advantage over a wide range of applications. The above-mentioned favorable properties come into play in a special way when using the corresponding heat exchanger as a recooler for water, water-glycol and oil as well as a condenser for various refrigerants including NH 3 .

Durch die vorliegende, vorstehend erläuterte Erfindung lassen sich nicht nur – insbesondere die Verwendung entsprechend kostengünstigere Werkstoffe für die Herstellung der Wärmetauscherrohre-Kostenvorteile gegenüber dem Stand der Technik erzielen. Auch die größere Flexibilität hinsichtlich der für die Herstellung der Wärmetauscherrohre und der Rohrbögen verwendeten Materialien ist ein bedeutender Aspekt. Denn die erfindungsgemäße Gestaltung der Verbindungen der Wärmetauscherrohre und der Rohrbögen untereinander lässt spezifische, funktionsoptimierte Materialpaarungen zu, bei denen auf Metalle (NE-Metalle, Eisen, Stähle, einschließlich Edelstahl) und auf nicht-metallische Werkstoffe zurückgegriffen werden kann.By means of the present invention explained above, it is not only possible to achieve cost advantages over the prior art, in particular the use of correspondingly less expensive materials for the production of the heat exchanger tubes. Also, the greater flexibility in terms of the materials used to make the heat exchanger tubes and bends is an important aspect. Because the inventive design of the compounds of the heat exchanger tubes and the pipe bends with each other allows specific, function-optimized material pairings, in which metals (non-ferrous metals, iron, steel, including stainless steel) and non-metallic materials can be used.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die Zeichnung den Randbereich eines Wärmetauschers nach der vorliegenden Erfindung im Ausschnitts-Bereich mit vier endseitig aus einem Paket von Wärmeübertragungsplatten herausragenden, mittels zweier Rohrbögen miteinander verbundenen Wärmetauscherrohren zeigt.In the following, the present invention is explained in more detail with reference to a preferred embodiment illustrated in the drawing, wherein the drawing shows the edge region of a heat exchanger according to the present invention in the cutout region with four heat exchanger tubes protruding from a package of heat transfer plates and connected by two tube bends.

Der in der Zeichnung dargestellte Wärmetauscher umfasst eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten durchströmbaren Wärmetauscherrohren 1, von denen in der Zeichnung allerdings lediglich vier gezeigt sind, sowie eine Vielzahl von – ebenfalls parallel mit Abstand zueinander – orthogonal zu den Wärmetauscherrohren 1 angeordneten Wärmeübertragungselementen 2 in Form von Wärmeübertragungsplatten 3. Letztere sind in als solches bekannter Weise mit den Wärmetauscherrohren 1 an deren Oberfläche wärmeleitend verbunden. Jeweils zwei Wärmetauscherrohre 1 sind endseitig mittels eines durchströmbaren Rohrbogens 4 strömungstechnisch miteinander verbunden. Da der Wärmetauscher nach der Zeichnung insoweit dem hinlänglich bekannten Stand der Technik (vgl. DE z. B. DE 1525743 , 1) entspricht, sind weitere Erläuterungen entbehrlich.The heat exchanger shown in the drawing comprises a plurality of mutually parallel through-flow heat exchanger tubes 1 of which, however, only four are shown in the drawing, and a plurality of - also parallel to each other at a distance - orthogonal to the heat exchanger tubes 1 arranged heat transfer elements 2 in the form of heat transfer plates 3 , The latter are known as such with the heat exchanger tubes 1 thermally conductively connected to the surface thereof. Two heat exchanger tubes each 1 are end by means of a flow-through elbow 4 fluidically interconnected. Since the heat exchanger according to the drawing insofar the well-known prior art (see DE, for. DE 1525743 . 1 ), further explanations are unnecessary.

Die aus Aluminium bestehenden Rohrbögen 4 sind mit den beiden jeweils zugeordneten, ebenfalls aus Aluminium bestehenden Wärmetauscherrohren 1 mittels einer Klebeverbindung 5 dicht und mechanisch fest verbunden. Dazu überlappen jeweils der Rohrbogen 4 und das Wärmetauscherrohr 1 in Bereich ihrer Verbindung einander, indem ein innerer Rohrabschnitt 6, der bei diesem Ausführungsbeispiel an dem betreffenden Wärmetauscherrohr 1 ausgeführt ist, in einen äußeren Rohrabschnitt 7, der dementsprechend vorliegend an dem Rohrbogen 4 ausgebildet ist, eintaucht. Im jeweiligen Überlappungsbereich 8 ist zwischen inneren Rohrabschnitt 6 und dem äußeren Rohrabschnitt 7 ein ringförmiger, zumindest überwiegend mit Klebstoff 9 gefüllter Hohlraum 10 ausgeführt, der axial beidseitig durch Bereiche begrenzt wird, in denen der jeweilige innere Rohrabschnitt 6 und äußere Rohrabschnitt 7 spielfrei aneinander anliegen.The aluminum pipe bends 4 are associated with the two respectively associated, also made of aluminum heat exchanger tubes 1 by means of an adhesive connection 5 tight and mechanically firmly connected. In each case, the pipe bend overlaps 4 and the heat exchanger tube 1 in the area of their connection each other by an inner pipe section 6 , in this embodiment, on the respective heat exchanger tube 1 is executed, in an outer tube section 7 , which accordingly present in the pipe bend 4 is educated, immersed. In the respective overlapping area 8th is between inner pipe section 6 and the outer tube section 7 an annular, at least predominantly with adhesive 9 filled cavity 10 executed, which is axially bounded on both sides by areas in which the respective inner pipe section 6 and outer pipe section 7 lie against each other without play.

Im Hinblick darauf, dass jeweils das Wärmetauscherrohr 1 (auch) in dem Überlappungsbereich 8 mit seinen Nennabmessungen zylindrisch ausgeführt ist, werden die Hohlräume 10 durch eine spezifische, nachstehend im Einzelnen erläuterte endseitige Aufweitung des Rohrbogens 4 definiert. Hierzu vergrößert sich zunächst der Durchmesser des Rohrbogens 4 jeweils in einem Übergangsbereich 11 dergestalt, dass sein Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Wärmetauscherrohres 1 entspricht. Mit diesen Anmessungen ist ein erster zylindrischer Abschnitt 12 des Rohrbogens im Überlappungsbereich 8 ausgeführt. Hieran schließt sich ein den Hohlraum 10 begrenzender, sich erweiternder erster Konusabschnitt 13 an, der in einen mehr oder weniger zylindrischen Zentralabschnitt 14 übergeht. An letzteren schließt sich ein den Hohlraum 10 weiterhin begrenzender zweiter, sich verjüngender Konusabschnitt 15 an, der in einen zylindrischen Führungsabschnitt 16 übergeht, dessen Innendurchmesser wiederum dem Außendurchmesser des Wärmetauscherrohres 1 entspricht. Schließlich weist der äußere Rohrabschnitt 7, d. h. vorliegend der Rohrbogen 4 endseitig eine Aufweitung 17 auf.In view of the fact that each heat exchanger tube 1 (also) in the overlap area 8th With its nominal dimensions is cylindrical, the cavities 10 by a specific, explained below in detail end-side expansion of the pipe bend 4 Are defined. For this purpose, first increases the diameter of the pipe bend 4 each in a transitional area 11 such that its inner diameter matches the outer diameter of the heat exchanger tube 1 equivalent. With these measurements is a first cylindrical section 12 of the pipe bend in the overlap area 8th executed. This is followed by a cavity 10 bounding, expanding first cone section 13 on, in a more or less cylindrical central section 14 passes. The latter is followed by a cavity 10 further limiting second, tapered cone section 15 on, in a cylindrical guide section 16 passes, the inner diameter in turn the outer diameter of the heat exchanger tube 1 equivalent. Finally, the outer pipe section 7 , ie in this case the pipe bend 4 an expansion at the end 17 on.

In den Hohlraum 10 münden jeweils zwei in dem äußeren Rohrabschnitt 7 vorgesehene, einander im Wesentlichen diametral gegenüberliegende Öffnungen, nämlich eine – während der Montage des Wärmetauschers unten liegende – Einfüllöffnung 18 und eine – während der Montage oben liegende – Kontrollöffnung 19.In the cavity 10 two open in the outer pipe section 7 provided, substantially diametrically opposite openings, namely a - during installation of the heat exchanger at the bottom - filling opening 18 and a - during installation overhead - control opening 19 ,

Die wesentlichen Schritte bei der Herstellung des in der Zeichnung veranschaulichten Wärmetauschers sind:
Zusammenfügen der Wärmeübertragungsplatten 3 und der Wärmtauscherrohre 1 zu einem Wärmetauscherblock;
Aufsetzen der Rohrbögen 4 auf die jeweiligen freien Enden der Wärmetauscherrohre;
Befüllen der zwischen den Wärmtauscherrohren 1 und den Rohrbögen 4 in den jeweiligen Überlappungsbereichen 8 bestehenden Hohlräume 10 mit Klebstoff 9.The essential steps in the manufacture of the illustrated in the drawing heat exchanger are:
Assembly of the heat transfer plates 3 and the heat exchanger tubes 1 to a heat exchanger block;
Placing the pipe bends 4 on the respective free ends of the heat exchanger tubes;
Fill the between the heat exchanger tubes 1 and the pipe bends 4 in the respective overlapping areas 8th existing cavities 10 with glue 9 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • DE 1525743 [0019] DE 1525743 [0019]

Claims (14)

Wärmetauscher mit einer Mehrzahl von durchströmbaren Wärmetauscherrohren (1), die zueinander zumindest im Wesentlichen parallel verlaufen und an ihrer Oberfläche bevorzugt mit Wärmeübertragungselementen (2) verbunden sind, wobei jeweils zwei Wärmetauscherrohre endseitig mittels eines durchströmbaren Rohrbogens (4) strömungstechnisch miteinander verbunden sind, mit den folgenden Merkmalen: die Rohrbögen (4) sind mit den beiden jeweils zugeordneten Wärmetauscherrohren (1) mittels einer Klebeverbindung (5) verbunden; in Bereich der ihrer Verbindung überlappen jeweils der Rohrbogen (4) und das Wärmetauscherrohr (1) einander, indem ein innerer Rohrabschnitt (6) in einen äußeren Rohrabschnitt (7) eintaucht; im jeweiligen Überlappungsbereich (8) ist zwischen dem inneren Rohrabschnitt (6) und dem äußeren Rohrabschnitt (7) ein ringförmiger, zumindest überwiegend mit Klebstoff (9) gefüllter Hohlraum (10) ausgeführt; die Hohlräume (10) werden axial durch Bereiche begrenzt, in denen der jeweilige innere und äußere Rohrabschnitt (6; 7) aneinander anliegen.Heat exchanger with a plurality of throughflow heat exchanger tubes ( 1 ), which run at least substantially parallel to one another and preferably at their surface with heat transfer elements ( 2 ), wherein in each case two heat exchanger tubes at the end by means of a flow-through pipe bend ( 4 ) are fluidically interconnected, with the following features: the elbows ( 4 ) are with the two associated heat exchanger tubes ( 1 ) by means of an adhesive bond ( 5 ) connected; in the area of their connection the pipe bend overlap ( 4 ) and the heat exchanger tube ( 1 ) each other by an inner pipe section ( 6 ) in an outer tube section ( 7 immersed); in the respective overlapping area ( 8th ) is between the inner pipe section ( 6 ) and the outer tube section ( 7 ) an annular, at least predominantly with adhesive ( 9 ) filled cavity ( 10 ) executed; the cavities ( 10 ) are axially limited by areas in which the respective inner and outer pipe section ( 6 ; 7 ) abut each other. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere und der äußere Rohrabschnitt (6; 7) in den Anlagebereichen spielfrei, bevorzugt mit einer definierten Passung aneinander anliegen.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the inner and outer pipe sections ( 6 ; 7 ) play in the contact areas, preferably with a defined fit abut each other. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Überlappungsbereich (8) der äußere Rohrabschnitt (7) zwei sich in Richtung auf die Mitte des Hohlraumes (10) hin erweiternde konische Abschnitte (13; 15) aufweist.Heat exchanger according to claim 1 or claim 2, characterized in that in the overlapping region ( 8th ) the outer pipe section ( 7 ) two towards the center of the cavity ( 10 ) expanding conical sections ( 13 ; 15 ) having. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hohlraum (10) mindestens eine in dem äußeren Rohrabschnitt (7) vorgesehene Öffnung (18) mündet.Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the cavity ( 10 ) at least one in the outer tube section ( 7 ) provided opening ( 18 ) opens. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hohlraum (10) zwei in dem äußeren Rohrabschnitt (7) vorgesehene Öffnungen (18; 19) münden.Heat exchanger according to claim 4, characterized in that in the cavity ( 10 ) two in the outer tube section ( 7 ) provided openings ( 18 ; 19 ). Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Öffnungen (18, 19) einander im Wesentlichen diametral gegenüberliegen.Heat exchanger according to claim 5, characterized in that the two openings ( 18 . 19 ) are substantially diametrically opposed to each other. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Rohrabschnitt (7) endseitig eine Aufweitung (17) aufweist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the outer pipe section ( 7 ) at the end a widening ( 17 ) having. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem äußeren Rohrabschnitt (7) zwischen der Aufweitung (17) und dem Beginn des Hohlraumes (10) ein zylindrischer Rohrabschnitt (16) besteht.Heat exchanger according to claim 7, characterized in that in the outer tube section ( 7 ) between the widening ( 17 ) and the beginning of the cavity ( 10 ) a cylindrical pipe section ( 16 ) consists. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des zylindrischen Rohrabschnitts (16) mindestens 25% des Durchmessers des zylindrischen Rohrabschnitts beträgt.Heat exchanger according to claim 8, characterized in that the axial length of the cylindrical pipe section ( 16 ) is at least 25% of the diameter of the cylindrical pipe section. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre und/oder die Rohrbögen (4) aus Aluminium bestehen.Heat exchanger according to one of claims 1 to 9, characterized in that the heat exchanger tubes and / or the pipe bends ( 4 ) consist of aluminum. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rohrbögen (4) jeweils zwei äußere Rohrabschnitte (7) ausgeführt sind.Heat exchanger according to one of claims 1 to 10, characterized in that at the pipe bends ( 4 ) two outer pipe sections ( 7 ) are executed. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im jeweiligen Überlappungsbereich (8) in axialer Abfolge mehrere ringförmige, zumindest überwiegend mit Klebstoff (9) gefüllte Hohlräume (10) vorgesehen sind.Heat exchanger according to one of claims 1 to 11, characterized in that in the respective overlap region ( 8th ) in an axial sequence a plurality of annular, at least predominantly with adhesive ( 9 ) filled cavities ( 10 ) are provided. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (10) funktionsspezifisch unterschiedlich gestaltet und/oder mit unterschiedlichem Klebstoff (9) gefüllt sind.Heat exchanger according to one of claims 1 to 12, characterized in that the cavities ( 10 ) function-specifically designed differently and / or with different adhesive ( 9 ) are filled. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrbögen (4) und die Wärmetauschrohre (1) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.Heat exchanger according to one of claims 1 to 13, characterized in that the pipe bends ( 4 ) and the heat exchange tubes ( 1 ) consist of different materials.
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